Jurnal Geuthèë: Penelitian Multidisiplin (Multidiciplinary Research) Vol.  6, No. 1, April 2023, pp. 1~10
ISSN: 2614-6096, DOI: 10.52626/jg.v%vi%i.208 ║ 1

## Analysis of using capacitors in 3-phase induction generators to get constant voltage
Analisa pemakaian kapasitor pada generator induksi 3 phasa untuk mendapatkan tegangan yang konstan
Mahdi Syukri 1* , Ahmad Syuhada 2 , Tarmizi 3 , Suriadi 4 , Ramdhan Halid Siregar 5 , Syahrizal 6 , Nabila Mauliza Amna 7
1,2,3,4,5,6 Universitas Syiah Kuala, Jalan T Nyak Arief, Banda Aceh, Aceh, Indonesia.
E-mail: mahdisyukri@unsyiah.ac.id
*Corresponding Author: mahdisyukri@unsyiah.ac.id

## ABSTRACT
Induction machine is one of the machines that can be applied as an alternative power plant and also as a new renewable energy system. Giving reactive power at the terminal in the form of a capacitor, the induction machine can be used as an induction generator. Reactive power is also needed  as  a  voltage  generation  process.  Because  one  of  the  weaknesses  of  the  induction generator is that the voltage generated is very fluctuating when the load being served changes. To  overcome  this,  several  capacitors  with  different  values  are  used.  Identify  the  value  of  the voltage  generated  by  the  induction  generator  when  loading  occurs  by  setting  the  required capacitor value. Setting the capacitor value is done by using a simulation of the simulink circuit in the MATLAB software. Based on the simulation of loading an induction generator of 6800 watt – 7500 watt different capacitor values are needed starting from 112 uF - 140 uF and to get a constant voltage value.
Keywords : Induction generator, simulink matlab, capasitor, voltage.

## ABSTRAK
Mesin  induksi  merupakan  merupakan  salah  satu  mesin  yang  dapat  diaplikasikan  sebagai pembangkit listrik alternatif dan juga sebagai sistem energi baru terbarukan. Pemberian daya reaktif pada terminal berupa kapasitor maka mesin induksi dapat dijadikan sebagai generator induksi. Daya reaktif diperlukan juga sebagai proses pembangkitan tegangan. Karena salah satu kelemahan dari generator induksi yaitu tegangan yang di bangkitkan sangat fluktuatif saat beban yang dilayani berubah. Untuk dapat mengatasi hal tersebut digunakan beberapa kapasitor  yang  mempunyai  nilai  yang  berbeda.  Mengidentifikasi  nilai  tegangan  yang dihasilkan  generator  induksi  saat  terjadi  pembebanan  dengan  cara  melakukan  pengaturan nilai kapasitor yang dibutuhkan. Pengaturan nilai kapasitor dilakukan dengan menggunakan simulasi  rangkaian  simulink  pada  software  MATLAB.  Berdasarkan  simulasi  pembebanan generator induksi sebesar 6800 watt – 7500 watt dibutuhkan nilai kapasitor yang berbeda dimulai dari 112 uF – 140 uF dan untuk mendapatkan nilai tegangan yang konstan.
Kata Kunci : generator induksi, matlab simulink, kapasitor, tegangan.
2

## 1. PENDAHULUAN
Mesin induksi merupakan salah satu mesin yang dapat digunakan sebagai pembangkit listrik alternatif dan juga sebagai sistem energi baru terbarukan. Pemberian daya reaktif oleh kapasitor  eksitasi  pada  terminalnya  membuat  mesin  ini  dapat  dijadikan  sebagai  generator induksi  (A.  N.  Akbar,  2015).  Perbedaan  relatif  antara  kecepatan  putar  rotor  Nr  dengan kecepatan medan putar stator Ns disebut dengan kecepatan Slip. Jika kecepatan Ns lebih cepat dari pada kecepatan Nr maka slip akan positif (A. Supardi, 2009). Begitu juga sebaliknya ketika kecepatan Nr pada mesin induksi lebih cepat dari kecepatan Ns menghasilkan slip negative. Kondisi ini menyebabkan mesin induksi beroperasi sebagai generator induksi. Akan tetapi jika kapasitor  mencukupi  maka  kecepatan  medan  magnet  stator  pada  generator  induksi  tidak harus menghasilkan slip negatif (Mahdi Syukri, dkk, 2022).

## Gambar 1. Kurva karakteristik mesin induksi
Gambar  1.  Memperlihatkan  karakteristik  dari  mesin  induksi  dimana  saat  torsi  negatif mesin induksi berfungsi sebagai generator induksi.
Generator  induksi  dapat  membangkitkan  tegangannya  sendiri  dengan  syarat  terdapat muatan listrik pada fluks magnet sisa yang ada dirotor atau kapasitor eksitasi tegangan awal yang dibutuhkan pada saat proses pembangkitan tegangan selanjutnya disebut dengan muatan kapasitor. Apabila telah memenuhi syarat maka proses pembangkitan tegangan akan terjadi.
Pengaturan kapasitansi dari kapasitor eksitasi dapat memberi pengaruh terhadap proses pembangkitan  tegangan  pada  generator  induksi.  Dilakukan  pemasangan  kapasitor  yang memiliki nilai lebih besar dari kapasitansi minimum yang diperlukan oleh proses eksitasi agar mendapat membangkitkan tegangan pada generator. Apabila kapasitor yang terpasang lebih kecil daripada nilai kapasitansi minimumnya maka proses pembangkitan tegangan tidak akan berhasil. Dan juga supaya terjadinya eksitasi, maka yang diperlukan yaitu hubungan antara nilai kapasitansi dengan kecepatan minimum (J. K. Tambunan, 2009).
Mesin induksi yang digunakan sebagai generator induksi mempunyai berbagi kelebihan diantaranya tidak rumit, biaya perawatan yang murah maupun kapasitas yang mudah untuk didapatkan. Akan tetapi saat generator induksi dioperasikan pada daerah yang terisolir maka daya  reaktif  yang  terpasang  harus  sesuai  dengan  nilai  yang  diinginkan  (Suhendri  and  R. Harahap, 2016).
Mesin  induksi  yang  dioperasikan  sebagai  generator  induksi  sering  dioperasikan  pada daerah  terisolir  (S.  Abubakar,  dkk,  2017).  Terutama  jenis  generator  induksi  berpenguatan sendir atau self excitation generator induction (SEIG).
3

## 2. METODE PENELITIAN

## A. Perancangan Penelitian
Penelitian  dimulai  dengan  studi  literatur  dengan  mengumpulkan  teori-teori  yang mendukung  penulisan  seperti  teori  mengenai  prinsip  generator  induksi  dan  hal-hal  yang bersangkutan serta teori lainnya yang bersumber dari jurnal dan buku. Kemudian melakukan perancangan rangkaian simulasi pengoperasian generator induksi pada Matlab Simulink. Pada terminal  generator  induksi  dihubungkan  kapasitor  dengan  hubungan  bintang  serta  beban resistif dan juga peralatan ukur, setelah itu dilakukan pengujian pada generator induksi.
Pengujian  akan  dilakukan  dengan  penambahan  kapasitor  secara  bertahap  hingga terget  yang  diinginkan  yaitu  tegangan  yang  didapatkan  harus  konstan.  Prinsip  kerja  dari rancangan sistem untuk penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram prinsip kerja sistem.

## B. Perancangan Blok Diagram
Adapun tahap perancangan blok diagram pengoperasian generator induksi melalui simulasi Simulink Matlab yang dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3. Blok Diagram generator induksi.
4
Pada Gambar 3 merupakan blok diagram dari generator induksi 3 phasa, yang mana motor DC  berfungsi  menggerakkan  motor  induksi  sehingga  beroperasi  sebagai  generator  induksi. Kapasitor  yang  terhubung  secara  bintang  akan  menyalurkan  daya  reaktif  pada  generator induksi untuk proses eksitasi. Penggunaan kapasitor pada generator induksi sebagai penyuplai daya reaktif yang dibutuhkan generator induksi untuk membangkitkan tegangan.
A. Perancangan Desain Rangkaian Simulasi pada Matlab Simulink
Perancangan Desain rangkaian  pada  penelitian  ini  menggunakan  simulasi  Matlab  Simulink. Rangkaian yang dirangkai merupakan rangkaian simulasi generator induksi yang dioperasikan dari hasil slip negatif motor dc dan motor induksi 3 fasa. Dengan adanya rangkaian simulasi dapat  menganalisa  pengaruh  kapasitor  terhadap  tegangan  pada  generator  induksi.  Berikut gambar 4 yang merupakan desain rangkaian yang digunakan pada saat menjalankan simulasi di matlab Simulink.
Gambar 4. Rangkaian Simulasi Generator Induksi pada Matlab Simulink
B. Penentuan Besar Nilai Kapasitor
Dimana pada motor induksi dan motor DC terdapat parameter yang akan digunakan sebagai perhitungan penentuan besar nilai kapasitor. Berikut adalah parameter yang digunakan untuk pengoperasian generator induksi.
Tabel 1. Spesifikasi Motor DC Power (HP) 10 HP Voltage 240 v Nominal Speed 1750 RPM Tabel 2.  Spesifikasi Motor Induksi Power (HP) 10 HP (7.5 KW) Voltage 400 V Phase 3 Nominal Speed 1440 RPM Frequency 50 Hz No. of pole pair 2 Power Factor 0.8
Untuk penentuan nilai kapasitor, yang pertama dilakukan yaitu mencari nilai daya reaktif yang dibutuhkan motor induksi sebagai generator induksi. Sehingga menghitung nilai daya semua terlebih dahulu.
𝐶𝑜𝑠𝜃 = 0.8 P = 7500 Watt f = 50 Hz S = 𝑃 cos ϴ S = 7500 0.8
5

## S = 9375 VA
(1)
Setelah mendapat nilai daya semua, selanjutnya mencari nilai daya reaktif dari persamaan 2 berikut.
𝜃 = arc 0.8 = 37 o
𝑆𝑖𝑛 𝜃 = 0.6
Q = S sin ϴ Q = 9375 × 0.6 Q = 5625 VAR
𝑄 𝑓𝑎𝑠𝑎 = 𝑄 𝑓𝑎𝑠𝑎 𝑄 𝑓𝑎𝑠𝑎 = 5625 3 𝑄 𝑓𝑎𝑠𝑎 = 1875 VAR
Kemudian  menghitung  nilai  arus  dan  tegangan  secara  perfasanya  dengan  menggunakan persamaan
𝑉 𝑓𝑎𝑠𝑎 = 𝑉 √3 𝑉 𝑓𝑎𝑠𝑎 = 400 √3 𝑉 𝑓𝑎𝑠𝑎 = 230 V
𝐼 𝑓𝑎𝑠𝑎 = 𝑄 𝑓𝑎𝑠𝑎 𝑉 𝑓𝑎𝑠𝑎
𝐼 𝑓𝑎𝑠𝑎 = 1875 230
𝐼 𝑓𝑎𝑠𝑎 = 8.15 A
Dari  nilai  arus  perfasa  dan  tegangan  perfasa  yang  didapatkan  maka  untuk  mencari  nilai kapasitor minimumnya dengan menggunakan persamaan berikut.
𝐶 = 𝐼 2𝜋𝑓𝑉
𝐶 = 8.15 𝐴 2×3.14×50×230 𝐶 = 112 𝜇 f

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Pengujian saat Menggunakan Kapasitor 112 μF dengan Hubungan Wye dan Beban R Hasil pengujian yang dilakukan pada generator induksi 3 phasa dengan kapasitor 112 μF tetap terhadap beban resistif yang divariasikan mulai dari 6800 watt sampai dengan 7500 watt. Pengujian ini dilakukan untuk melihat nilai tegangan yang dihasilkan oleh generator pada saat terjadi pembebanan. Hasil pengukuran tegangan untuk nilai kapasitor tetap dan beban resistif yang divariasikan dapat dilihat pada Tabel 3 berikut ini.
Tabel 3. Pengukuran tegangan pada nilai kapasitor 112 uF tetap dan variasi    beban resistif
Beban Resistif (Watt) VLL (Volt) Arus Total (A) Kapasitor (μF) 6800 380 18 112 6900 378 18.1 112 7000 375 18.2 112 7100 371 18.3 112
6 7200 368 18.35 112 7300 364 18.4 112 7400 360 18.5 112 7500 357 18.55 112
Data  pengujian  dan  pengukuran  yang  sudah  dilakukan  terhadap  perubahan  beban resistif dengan nilai kapasitor 112 μF tetap menghasilkan tegangan yang tidak konstan adapun nilai  tegangan  yang  dihasilkan  seiring  bertambahnya  nilai  beban  resistif  yaitu  380V,  378V, 375V,  371V,  368V,  364V,  360V,  357V.  Dari  nilai  tegangan  yang  tidak  konstan  maka  dapat diketahui  bahwasanya  nilai  beban  resistif  dapat  berpengaruh  terhadap  tegangan  yang dihasilkan pada generator induksi 3 phasa.
Hubungan dari nilai beban resistif terhadap tegangan pada generator ditunjukkan pada Gambar 5 Grafik tersebut menggambarkan tingkat linear hubungan tegangan dengan variasi nilai beban resistif dan nilai kapasitor yang diberikan adalah tetap yaitu 112 μF.
Gambar 5. Grafik pengaruh beban resistif terhadap tegangan pada generator.
B. Pengujian saat Menggunakan Beban Resistif 7200 watt dengan Hubungan Wye
Hasil pengujian yang dilakukan pada generator induksi 3 phasa dengan menggunakan kapasitor yang bervariasi mulai dari 112 μF hingga 124 μF dan beban resistif tetap yaitu 7200 Watt.  Pengujian  ini  dilakukan  untuk  melihat  nilai  tegangan  yang  dihasilkan  oleh  generator pada  saat  menggunakan  kapasitor  yang  berbeda.  Hasil  pengukuran  tegangan  untuk  nilai kapasitor yang bervariasi dan beban resistif yang tetap yaitu 7200 Watt dapat dilihat pada Tabel 4 berikut ini.
Tabel 4. Pengukuran tegangan pada nilai resistif  7200 Watt dan variasi nilai kapasitor
Beban Resistif (Watt) VLL (Volt) Arus Total (A) Kapasitor (μF) 7200 368 18.35 112
380 378 375 371 368 364 360 357 150 200 250 300 350 400 6 8 0 06 9 0 07 0 0 07 1 0 07 2 0 07 3 0 07 4 0 07 5 0 0 TE G A N G A N ( V O LT ) BEBAN RESISTIF (WATT) P E N G U J I A N  S A A T   M E N G G U N A K A N K A P A S I T O R  1 1 2  U F
7 7200 369 18.4 113 7200 370 18.45 114 7200 371 18.5 115 7200 372 18.56 116 7200 373 18.6 117 7200 374 18.7 118 7200 375 18.72 119 7200 376 18.75 120 7200 377 18.8 121 7200 378 18.85 122 7200 379 18.88 123 7200 380 18.9 124
Data  pengujian  dan  pengukuran  yang  sudah  dilakukan  terhadap  perubahan  nilai kapasitor dengan nilai beban resistif tetap yaitu 7200 Watt menghasilkan tegangan yang tidak konstan adapun nilai tegangan yang dihasilkan seiring bertambahnya kapasitor yang diberikan yaitu 368V, 369V, 370V, 371V, 372V, 373V, 374V, 375V, 376V, 377V, 378V, 379 V, 380V. Dari nilai  tegangan  yang  tidak  konstan  maka  dapat  diketahui  bahwasanya  nilai  kapasitor  dapat berpengaruh terhadap tegangan yang dihasilkan pada generator induksi 3 phasa.
Hubungan  dari  nilai  kapasitor  terhadap  tegangan  pada  generator  ditunjukkan  pada Gambar 6 Grafik tersebut menggambarkan tingkat linear hubungan tegangan dengan variasi nilai kapasitor dan nilai beban resistif yang diberikan adalah tetap yaitu 7200 Watt.
Gambar 6. Grafik pengaruh kapasitor terhadap tegangan pada generator.
C. Pengujian Tegangan Stabil saat Menggunakan Kapasitor dimulai dari 112 μF
Berdasarkan  hasil  pengujian  yang  dilakukan  adalah  mensimulasikan  sistem  generator induksi dengan menggunakan beban resistif dan kapasitor yang divariasikan. Untuk generator
368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 1 1 2 1 1 3 1 1 4 1 1 5 1 1 6 1 1 7 1 1 8 1 1 9 1 2 0 1 2 1 1 2 2 1 2 3 1 2 4 TE G A N G A N ( V O LT ) KAPASITOR ( ʯ F)

## P E N G U J I A N   S A A T   M E N G G U N A K A N   B E B A N   R E S I S T I F   7 2 0 0 W A T T
8
induksi dilengkapi dengan nilai kapasitor mulai dari 112 μF - 14 0 μF dan beban resistif yang bervariasi dari 6800 Watt – 7200 watt menghasilkan tegangan seimbang untuk ketiga phasa. Hasil pengukuran tegangan untuk nilai kapasitor dan beban resistif yang divariasikan dapat dilihat pada Tabel 5 berikut ini.
Tabel 5. Pengukuran tegangan pada nilai resistif dan nilai kapasitor yang variasi
Beban Resistif (Watt)  VLL (Volt)  Arus Total (A) Kapasitor (μF) 6800 380 18 112 6900 380 18.15 113 7000 380 18.43 117 7100 380 18.62 119 7200 380 18.9 124 7300 380 19.2 128 7400 380 19.43 133 7500 380 19.72 140
Data  pengujian  dan  pengukuran  yang  sudah  dilakukan  terhadap  pengaturan  nilai kapasitor  dan  nilai  beban  resistif  yang  bervariasi  sehingga  menghasilkan  tegangan  yang konstan.  Adapun  nilai  tegangan  konstan  yang  dihasilkan  yaitu  380V.  Dari  nilai  tegangan konstan  yang  dihasilkan  maka  dapat  diketahui  bahwasanya  nilai  kapasitor  dan  juga  beban resistif dapat berpengaruh terhadap tegangan yang dihasilkan pada generator induksi 3 phasa.
Hubungan  dari  nilai  kapasitor  dan  beban  resistif  terhadap  tegangan  pada  generator ditunjukkan  pada  Gambar  7  dan  Gambar  8.  Grafik  tersebut  menggambarkan  tingkat  linear hubungan tegangan dengan variasi nilai kapasitor dan nilai beban resistif yang diberikan pada generator induksi 3 phasa.
Gambar 7. Grafik tegangan stabil pada kapasitor 112 μF – 140 μF 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1 1 2 1 1 3 1 1 7 1 1 9 1 2 4 1 2 8 1 3 3 1 4 0 TE G A N G A N ( V O LT ) KAPASITOR ( ʯ F)
T E G A N G A N   S T A B I L   S A A T   N I L A I   K A P A S I T O R   D I A T U R   D A R I   1 1 2 ʯ F   - 1 4 0 ʯ F
9
Gambar 8. Grafik tegangan stabil pada beban resistif 6800 – 7500 (Watt)
Pada  pengujian  generator  induksi  tereksitasi  sendiri  diperoleh  tegangan  dan  arus dalam  bentuk  keluarannya  berupa  gelombang  sinusoidal.  Output  dari  gelombang  yang dihasilkan untuk tegangan stabil pada nilai 380 Volt ditunjukkan pada Gambar 9 berikut ini.

## Gambar 9. Output sistem berupa gelombang sinusoidal yang dihasilkan untuk tegangan stabil pada nilai 380 Volt
Pada  penelitian  ini  dari  beberapa  hasil  pengujian  sistem  menunjukkan  bahwasanya nilai  dari  kapasitor  dan  juga  beban  resistif  mempunyai  pengaruh  terhadap  tegangan  pada generator induksi 3 phasa. Tegangan pada generator induksi 3 phasa dapat mencapai stabil di nilai 380 V dengan mengatur beban resistif dan juga kapasitor. Pengaturan beban resistif dan juga kapasitor yang dapat mempengaruhi tegangan dapat dilihat pada Tabel 5, dimana dari hasil yang ditunjukkan pada tabel dapat diketahui bahwasanya saat nilai kapasitor minimum didapatkan  sebesar  112  μF  mencapai  nilai  tegangan  yang  konstan  yaitu  380  V  saat  beban resistif sebesar 6800 Watt. Dan pada saat penambahan beban resistif sebesar 7500 watt maka akan  mencapai  nilai  tegangan  yang  konstan  yaitu  380  V  saat  kapasitor  ditambahkan  yaitu sebesar 140 μF.

## PENUTUP
Setelah  melakukan  penelitian  dan  pengujian  maka  diperoleh  kesimpulan  sebagai berikut:
0 50 100 150 200 250 300 350 400 1 1 2 1 1 3 1 1 7 1 1 9 1 2 4 1 2 8 1 3 3 1 4 0 TE G A N G A N ( V O LT ) BEBAN RESISTIF  (WATT) T E G A N G A N   S T A B I L   S A A T   B E B A N   R E S I S T I F   D I A T U R   D A R I   6 8 0 0   W A T T - 7 5 0 0   W A T T
10
1. Nilai tegangan yang dihasilkan generator induksi saat terjadi perubahan beban resistif mulai dari 6800 Watt – 7500 Watt dengan menggunakan kapasitor 112 μF menghasilkan nilai  tegangan  yang  semakin  menurun  seiring  bertambahnya  nilai  beban  resistif  yaitu 380V,  378V,  375V,  371V,  368V,  364V,  360V,  357V.  Maka  dapat  diketahui  bahwa penambahan beban dapat mempengaruhi nilai tegangan
2. Hasil pengujian saat menggunakan kapasitor yang bervariasi mulai dari 112 μF – 124 μF dengan  beban  resistif  tetap  yaitu  7200  watt  menghasilkan  nilai  tegangan  yang  tidak konstan yaitu 368V, 369V, 370V, 371V, 372V, 373V, 374V,375V,376V, 377V, 378V, 379 V, 380V. Dari nilai tegangan yang tidak konstan maka dapat diketahui bahwa nilai kapasitor dapat berpengaruh terhadap tegangan yang dihasilkan.
3. Untuk mengatur besaran kapasitor agar mendapatkan tegangan konstan yang dihasilkan generator  induksi  dengan  mengatur  beban  resistif  dan  kapasitor  yang  dapat mempengaruhi tegangan, dimana saat nilai kapasitor minimum didapatkan sebesar 112 μF mencapai nilai tegangan yang konstan yaitu 380 V saat beban resistif sebesar 680 0 Watt. Dan pada saat penambahan beban resistif sebesar 7500 watt maka akan mencapai nilai tegangan yang konstan yaitu 380 V saat kapasitor ditambahkan yaitu sebesar 140 μF.

## DAFTAR PUSTAKA
Jurnal A. N. Akbar, M. Ashari, and D. C. Riawan, “ Pengaturan tegangan dan frekuensi generator induksi menggunakan VSI untuk sistem tiga fasa empat kawat.” pp. 1– 6, 2015.
A.  Supardi,  J.  Susilo,  and  Faris,  “Pengaruh  pembebanan  terhadap  karakteristik  keluaran generator induksi 1 fase,” J. Emit., vol. 14, no. 02, pp. 1 – 6, 2009.
Mahdi Syukri, Raden Saleh1, and Rakhmad Syafutra Lubis, “Analisis Pemilihan Nilai Kapasitor pada Generator Induksi Tereksitasi Sendiri Tiga Fasa untuk Beban Resistif,” Jurnal Geuthèë: Penelitian Multidisiplin, Vol. 05, No. 01, pp. 72-78, 2022.
J.  K.  Tambunan,  “Pengaruh  Variasi  Nilai  Kapasitor  Terhadap  Karakteristik  Tegangan  pada Pembebanan Mesin Induksi Tiga Fasa sebagai,” Universitas Sumatera Utara, 2009. Suhendri  and  R.  Harahap,  “Analisis  dan  Simulasi  Pengaturan  Tegangan  Generator  Indu ksi Berpenguatan Sendiri Menggunakan STATCOM,” no. 1. pp. 83– 88, 2016.
S. Abubakar, S. Hardi, and R. Alfayumi, “Sistem Pengendali Tegangan pada Generator Induksi 3 Phasa Menggunakan Kontrol PI,” JET (Journal of Electrical Technology), vol. 2, no. 3. pp. 18 – 26, 2017.